JP2881265B2 - エンジンの排気浄化装置 - Google Patents

エンジンの排気浄化装置

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JP2881265B2
JP2881265B2 JP3064686A JP6468691A JP2881265B2 JP 2881265 B2 JP2881265 B2 JP 2881265B2 JP 3064686 A JP3064686 A JP 3064686A JP 6468691 A JP6468691 A JP 6468691A JP 2881265 B2 JP2881265 B2 JP 2881265B2
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２つの独立排気系を備
え各独立排気系にそれぞれ排気センサを設けた多気筒エ
ンジンにおける排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、Ｖ型エンジンなどの多気筒エ
ンジンにおいて、２組の気筒群にそれぞれ独立排気系を
接続し、各々の独立排気系にそれぞれ排気センサを設置
して排気ガス中の酸素濃度などから供給空燃比を検出
し、この検出空燃比が目標空燃比になるように空燃比制
御を行うようにしたエンジンの制御装置が、例えば特開
昭64−8332号公報に見られるように公知である。
【０００３】また、エンジンの排気系に介装した排気浄
化用の触媒装置より下流側の排気通路に排気センサを設
置し、この触媒下流排気センサの検出信号から触媒の劣
化状態を判定するようにした技術が、例えば特開昭60−
231155号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかして、上記のよう
にエンジンの空燃比制御用に配設した排気センサは、そ
の使用に応じて検出性能が劣化し、空燃比の変動に対す
る検出反応が遅くなり、空燃比制御が目標値から外れて
排気浄化性能が低下する問題を有する。
【０００５】上記排気センサが劣化状態となると、定常
のフィードバック制御状態においては反転周期が長くな
る傾向となり、特定の条件での反転周期が所定値より長
くなることで劣化状態を判定することが考えられるが、
他の制御要因で空燃比の変動周期そのものが長くなって
いる状態に対応した排気センサの検出特性を劣化状態と
誤判定する恐れがあり、そのために、判定基準の反転周
期を大きな値とすると劣化判定の検出精度が低く排気浄
化性能の悪化状態が継続される一方、判定基準を短くす
ると上記のような誤判定の問題を有する。
【０００６】また、Ｖ型エンジンのように２つの気筒群
に対応して独立排気系を設置し、それぞれの排気系に排
気センサを設置して空燃比制御を行うようにした場合
に、排気センサの劣化状態を判定するについて簡易な構
成で各々の排気センサの劣化状態が判定できると、コス
ト面、サービス性等で高い効果が得られる。
【０００７】そこで本発明は上記事情に鑑み、それぞれ
の独立排気系に配設した排気センサの劣化状態を各々の
排気センサに対して精度よく検出できるようにしたエン
ジンの排気浄化装置を提供することを目的とするもので
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の排気浄化装置は、図１に基本構成を示すよう
に、エンジン10は２つの気筒群を有し、各気筒群10a,10
b に対して独立吸気系Ａ 1 ，Ａ2 および独立排気系
Ｂ1 ，Ｂ2 がそれぞれ接続され、独立吸気系Ａ1 ，Ａ2
にはそれぞれの空燃比を調整するインジェクタ17a,17b
などを備えた空燃比調整手段Ｄが設置されている。一
方、各独立排気系Ｂ1 ，Ｂ2 にはそれぞれ上流排気セン
サ20a,20b が設置され、この各上流排気センサ20a,20b
の信号は空燃比制御手段Ｇに出力され、該空燃比制御手
段Ｇは上流排気センサ20a,20b の信号に基づきそれぞれ
の独立排気系Ｂ1 ，Ｂ2 に対応する気筒の空燃比が目標
空燃比となるように空燃比調整手段Ｄを制御する。
【０００９】さらに、上記２つの独立排気系Ｂ1 ，Ｂ2
を前記上流排気センサ20a,20b より下流側の部分におい
て集合させると共に、この集合部に触媒浄化装置21を介
装する。そして、上記触媒浄化装置21より下流側の排気
系に下流排気センサ22を設け、前記上流排気センサ20a,
20b および下流排気センサ22の検出信号が劣化判定手段
Ｋに出力される。この劣化判定手段Ｋは、下流排気セン
サ22の検出信号の反転出力に対して所定以上の相関関係
をもって検出信号が反転している上流排気センサ20a,20
b を劣化状態と判定するものである。上記劣化判定手段
Ｋでいずれかの上流排気センサ20a,20b の劣化状態が判
定されると、警報手段Ｍの作動によって運転者に警告を
与え、早期の整備作業を促す。
【００１０】また、前記劣化判定手段Ｋは、下流排気セ
ンサ22の出力がリーン反転している期間中、出力が常に
リーン反転している上流排気センサ20a,20b を劣化状態
と判定するのが好適である。
【００１１】
【作用および効果】上記のようなエンジンの排気浄化装
置では、基本的には各独立排気系に配設した上流排気セ
ンサの検出信号に応じて供給空燃比が目標空燃比となる
ように空燃比制御を行うことで、触媒浄化装置での良好
な浄化性能を確保しているものであり、上記上流排気セ
ンサが正常作動状態にある場合には、空燃比の変動幅も
少なく触媒浄化装置を経た排気ガスは触媒での反応によ
って排気濃度は略一定状態となり、下流排気センサの検
出出力が反転することはなく、また、特定の条件で反転
が生じても、この反転出力と上流排気センサとの反転出
力との相関関係は小さく、劣化判定手段による劣化判定
は行われない。
【００１２】一方、上流排気センサの劣化が生起する
と、その反応の低下に応じて空燃比制御手段による制御
が目標空燃比からずれて空燃比変動が大きくなり、触媒
浄化装置を経た排気ガスにもその影響が発生して下流排
気センサの検出信号の反転出力が生じる。しかも、劣化
状態となった上流排気センサの検出信号は、下流排気セ
ンサの出力がリーン反転している期間中、出力が常にリ
ーン反転しているように、下流排気センサの反転出力に
対して所定以上の相関関係をもって反転するものであ
り、この上流排気センサを劣化状態と判定することで適
切な時期に正確な検出に基づく警報を行って排気浄化性
能の悪化を改善することができるものである。
【００１３】
【実施例】以下、図面に沿って本発明の実施例を説明す
る。図２にこの実施例の排気浄化装置を備えたＶ型エン
ジンの全体構成図を示す。
【００１４】Ｖ型エンジン10は、所定の角度をもって傾
斜した左右のバンク10a,10b を備え、両側のバンク10a,
10b の各気筒11に吸気を供給する吸気通路12は上流側か
らエアクリーナ14、エアフローセンサ15を備え、下流側
部分が各バンク10a,10b で独立形成され、それぞれの吸
気通路12a,12b にはスロットルバルブ16，16が介装さ
れ、下流端には燃料を噴射供給するインジェク17a,17b
が配設されている。
【００１５】また、両バンク10a,10b の各気筒11からの
排気ガスを排出する排気通路18は各バンク10a,10b で独
立形成され、それぞれの独立排気通路18a,18b には排気
ガスの酸素濃度から空燃比を検出する上流排気センサ20
a,20b(Ｏ2 センサ）がそれぞれ配設されている。両側の
独立排気通路18a,18b は上流排気センサ20a,20b より下
流側の部分で集合排気通路18c に合流され、この集合排
気通路18c には排気ガス浄化用の触媒コンバータ21（触
媒浄化装置）が介装されると共に、この触媒コンバータ
21より下流側に下流排気センサ22が配設されている。こ
の下流排気センサ22は上流排気センサ20a,20b と同様に
排気ガスの酸素濃度から空燃比を検出するものである。
【００１６】また、前記インジェクタ17a,17b からの燃
料噴射量がコントローラ24から運転状態に応じた燃料噴
射パルスが出力されて調整されると共に、上流排気セン
サ20a,20b からの空燃比信号を受けたコントローラ24は
供給空燃比が目標空燃比となるように空燃比のフィード
バック制御を行う。さらに、上記コントローラ24には、
下流排気センサ22の信号が入力され、この下流排気セン
サ22の信号と上流排気センサ20a,20b の信号との比較に
基づいて上流排気センサ20a,20bの劣化状態が個々に判
定され、いずれかの上流排気センサ20a,20b が劣化状態
となっていると判定されると、警告表示灯25a,25b に信
号が出力されて点灯表示が行われる。
【００１７】そして、上記コントローラ24には、エンジ
ンの運転状態の検出のために、エアフローセンサ15から
の吸入空気量信号、回転センサ27からの回転数信号など
がそれぞれ入力される。
【００１８】前記コントローラ24による空燃比制御は、
基本的には運転状態に応じた燃料噴射パルスを演算し各
気筒に対して噴射供給し、上流排気センサ20a,20b の空
燃比検出信号に基づいて検出空燃比が目標空燃比となる
ようにそれぞれのバンク10a,10b で、両空燃比の偏差に
基づいて燃料噴射量を増減制御して、空燃比のフィード
バック制御を行うものである。また、下流排気センサ22
の信号に基づく上流排気センサ20a,20b の劣化判定は、
下流排気センサ22の信号がリーン反転している期間中に
常にリーン反転状態にある上流排気センサ20a,20b があ
る場合に、この上流排気センサ20a,20b を劣化状態であ
ると判定するものである。
【００１９】上記コントローラ24による上流排気センサ
20a,20b劣化判定処理のルーチンを説明する前に、その
処理の概略を図３のタイムチャートによって説明する。
このタイムチャートは、第１上流排気センサ20a が劣化
している状態での判定処理を示している。まず、(1) は
第１上流排気センサ20a の出力ＥＡを示し、その劣化に
よって長い反転周期で出力が反転している一方、(2) は
第２上流排気センサ20b の出力ＥＢを示し、正常作動に
よって空燃比のフィードバック制御に対応する比較的短
い周期で出力が反転している。なお、空燃比がリッチ状
態にあるときに排気センサの出力ＥＡ，ＥＢはハイレベ
ル１で、空燃比がリーンな状態にあるときには排気セン
サの出力ＥＡ，ＥＢはローレベル０となるものである。
(3) は下流排気センサ22の出力ＥＣを示し、基本的には
リッチ状態のハイレベル１を出力し、時々リーン反転し
てローレベル０信号を出力している。
【００２０】次に、(4) は上記(1) の第１上流排気セン
サ20a の出力ＥＡをスライスレベルＥo と比較してリッ
チ・リーン判定を行った第１Ｒ／ＬフラグＦＡを示し、
同様に(5) は上記(2) の第２上流排気センサ20b の出力
ＥＢをスライスレベルＥo と比較してリッチ・リーン判
定を行った第２Ｒ／ＬフラグＦＢを示し、(6) は上記
(3) の下流排気センサ22の出力ＥＣをスライスレベルＥ
o と比較してリッチ・リーン判定を行った下流Ｒ／Ｌフ
ラグＦＣを示し、Ｒがリッチ検出、Ｌがリーン検出の状
態である。また、(7) は(6) の下流Ｒ／ＬフラグＦＣの
反転毎に０にクリアされる積算タイマの値Ｔを示してい
る。
【００２１】そして、(8) は第１上流排気センサ20a の
比較判定結果の第１故障判定フラグＧＡを示し、(4) の
第１Ｒ／ＬフラグＦＡと(6) の下流Ｒ／ＬフラグＦＣと
を比較し、下流Ｒ／ＬフラグＦＣが反転した時に両フラ
グが同一のときに、この第１故障判定フラグＧＡが１に
セットされ、下流Ｒ／ＬフラグＦＣが次に反転するまで
に第１Ｒ／ＬフラグＦＡが反転すると０にリセットされ
る。そして、上記下流Ｒ／ＬフラグＦＣが次に反転した
ときに第１Ｒ／ＬフラグＦＡが１にセットされている
と、第１上流排気センサ20a が劣化状態であると判定し
て、ａ，ｂ，ｃ点で第１の故障アラーム表示を行う。
【００２２】また、(9) は第２上流排気センサ20b の比
較判定結果の第２故障判定フラグＧＢを示し、(5) の第
２Ｒ／ＬフラグＦＢと(6) の下流Ｒ／ＬフラグＦＣとを
比較し、同様に下流Ｒ／ＬフラグＦＣが反転した時に両
フラグが同一のときに、この第２故障判定フラグＧＢが
１にセットされ、下流Ｒ／ＬフラグＦＣが次に反転する
までに第１Ｒ／ＬフラグＦＡが反転すると０にリセット
されるものであり、下流Ｒ／ＬフラグＦＣが次に反転し
たときに第２Ｒ／ＬフラグＦＢが１にセットされている
と、第２上流排気センサ20b が劣化状態であると判定し
て第２の故障アラーム表示を行うものであるが、この例
では下流Ｒ／ＬフラグＦＣの反転時に第２Ｒ／Ｌフラグ
ＦＡが１にセットされておらず、正常状態であると判定
しているものである。
【００２３】次に、上記のような判定処理のフローチャ
ートを図４の排気センサ故障判定ルーチンに沿って説明
する。制御スタート後、ステップＳ１でエンジン回転数
と負荷等から運転状態が燃料フィードバック領域か否か
を判定する。燃料フィードバック領域となると、ステッ
プＳ２でタイマーＴ（このタイマーはイニシャライズで
０にセットしておく）の積算を行ってから、ステップＳ
３で下流排気センサ22の検出信号ＥＣをＡ／Ｄ変換して
読み込む。そして、ステップＳ４で上記下流排気センサ
22の出力信号ＥＣがスライスレベルＥo 以下か否か、す
なわち検出空燃比がリーンか否かの判定を行う。この判
定がＹＥＳでリーン検出の場合には、ステップＳ５で下
流Ｒ／ＬフラグＦＣにＬをセットし、ＮＯ判定でリッチ
検出の場合にはステップＳ６で下流Ｒ／ＬフラグＦＣに
Ｒをセットする。
【００２４】続いて、ステップＳ７で上記下流Ｒ／Ｌフ
ラグＦＣの今回値と前回値とが等しいか否か、すなわち
下流排気センサ22の検出に基づく下流Ｒ／ＬフラグＦＣ
が反転していないか否かの判定を行う。そして、この判
定がＹＥＳで下流排気センサ22の出力信号ＥＣが反転し
た場合には、ステップＳ12で前回の切換わり時間Ｔbに
今回の切換わり時間Ｔn のメモリ値を移し、ステップＳ
13で上記今回の切換わり時間Ｔn にタイマー値Ｔを書き
込み、ステップＳ14でタイマーＴのリセットを行う。
【００２５】ステップＳ15は後述の処理でセットされる
第１故障判定フラグＧＡが１にセットされているか否か
を判定し、この判定がＮＯの場合にはステップＳ17で同
様に第２故障判定フラグＧＢが１にセットされているか
否かを判定した後、ステップＳ19で下流Ｒ／ＬフラグＦ
Ｃと第１Ｒ／ＬフラグＦＡとが等しいかすなわちＬ−Ｌ
もしくはＲ−Ｒか否かを判定し、両者が等しいＹＥＳ判
定時にはステップＳ20で第１故障判定フラグＧＡを１に
セットする一方、異なるＮＯ判定時にはステップＳ21で
第１故障判定フラグＧＡを０にリセットする。また、同
様にステップＳ22で下流Ｒ／ＬフラグＦＣと第２Ｒ／Ｌ
フラグＦＢとが等しいか否かを判定し、両者が等しいＹ
ＥＳ判定時にはステップＳ23で第２故障判定フラグＧＢ
を１にセットする一方、異なるＮＯ判定時にはステップ
Ｓ24で第２故障判定フラグＧＢを０にリセットする。
【００２６】上記のような反転時の処理の後、下流Ｒ／
ＬフラグＦＣが次に反転するまでは前記ステップＳ７の
ＮＯ判定によりステップＳ８に進んで第１Ｒ／Ｌフラグ
ＦＡがＬからＲにもしくはＲからＬに反転したか否かを
判定し、反転したＹＥＳ判定時にはステップＳ９で第１
故障判定フラグＧＡを０にリセットする。また、同様に
ステップＳ10で第２Ｒ／ＬフラグＦＢが反転したか否か
を判定し、反転したＹＥＳ判定時にはステップＳ11で第
２故障判定フラグＧＢを０にリセットする。
【００２７】そして、前記ステップＳ20もしくはＳ23で
第１もしくは第２故障判定フラグＧＡまたはＧＢが１に
セットされている状態で、ステップＳ７の判定がＹＥＳ
となって下流Ｒ／ＬフラグＦＣが反転した際には、ステ
ップＳ15もしくはＳ17のＹＥＳ判定によって、ステップ
Ｓ16で第１故障アラーム表示を行うか、ステップＳ18で
第２故障アラーム表示を行うものである。
【００２８】上記実施例のような処理によって、２つの
独立排気系に各々設置した上流排気センサ20a,20b の一
方に劣化が生じた際には、この劣化状態の検出といずれ
の上流排気センサ20a,20b が劣化しているかを判別して
警報を発するものである。
【００２９】なお、前記実施例においては、Ｖ型エンジ
ンの例について説明したが、その他のエンジンについて
も２つの独立排気系が設置されているエンジンについて
同様に適用可能である。また、下流排気センサ22の反転
特性と上流排気センサ20a,20b との反転特性から劣化状
態を判定する処理の具体的フローチャートは、種々変更
可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンの排気浄化装置の構成を明示
するための基本構成図
【図２】具体例を示す排気浄化装置を備えたＶ型エンジ
ンの全体構成図
【図３】上流排気センサの劣化検出の制御を説明するた
めのタイムチャート図
【図４】コントローラの処理を説明するための要部フロ
ーチャート図
【符号の説明】
10 エンジン 18 排気通路 20a,20b 上流排気センサ 21 触媒浄化装置 22 下流排気センサ 24 コントローラ Ｇ 空燃比制御手段 Ｋ 劣化判定手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中一穂 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−49948（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−204648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−8332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−231155（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204047（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−210242（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−280649（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/14 310 F02D 41/22 305 F02D 45/00 368

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの独立排気系を備え、各独立排気系
    にそれぞれ設置した上流排気センサの信号に基づきそれ
    ぞれの独立排気系に対応する気筒の空燃比を制御する空
    燃比制御手段を設けた多気筒エンジンにおいて、上記２
    つの独立排気系を上流排気センサより下流側の部分にお
    いて集合させると共に、この集合部に介装した触媒浄化
    装置より下流側に下流排気センサを設け、前記上流排気
    センサおよび下流排気センサの検出信号を受け、下流排
    気センサの検出信号の反転出力に対して所定以上の相関
    関係をもって検出信号が反転している上流排気センサを
    劣化状態と判定する劣化判定手段を備えたことを特徴と
    するエンジンの排気浄化装置。
  2. 【請求項２】 前記劣化判定手段は、下流排気センサの
    出力がリーン反転している期間中、出力が常にリーン反
    転している上流排気センサを劣化状態と判定することを
    特徴とする請求項１記載のエンジンの排気浄化装置。
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